[發(fā)明專利]基于地震預(yù)警的空間鋼結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)捕捉監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110320412.3
• 申請(qǐng)日: 2021-03-25
• 公開（公告）號(hào): CN113031055A
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅堯治;陳軼;萬華平;吳揚(yáng)帆
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): G01V1/18
• 分類號(hào): G01V1/18;G01V1/22;G01H17/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 劉靜

本發(fā)明公開了一種基于地震預(yù)警的空間結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)捕捉監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，由地震預(yù)警監(jiān)測(cè)儀、拾震器、計(jì)算機(jī)工作基站以及磁吸式無線振動(dòng)加速度傳感器組成；所述地震預(yù)警監(jiān)測(cè)儀捕捉地震P波信號(hào)，并將拾震器拾取到的地震觸發(fā)信息發(fā)送至工作基站，基站向無線振動(dòng)加速度傳感器下達(dá)振動(dòng)響應(yīng)數(shù)據(jù)采集、記錄、壓縮、回傳等一系列命令。最終，基站將場(chǎng)地震動(dòng)及鋼結(jié)構(gòu)響應(yīng)數(shù)據(jù)上傳至云平臺(tái)，進(jìn)行建筑物安全性評(píng)估分析。本發(fā)明根據(jù)地震P波與S波傳播速度不同、大跨度建筑跨度大、分布廣特點(diǎn)，通過結(jié)合地震P波拾取技術(shù)及無線通訊，在功能上實(shí)現(xiàn)長期、全天候監(jiān)測(cè)大跨度空間結(jié)構(gòu)所處位置的地面震動(dòng)情況，并實(shí)現(xiàn)震后大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)的全面捕捉。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及建筑鋼結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)地震預(yù)警及振動(dòng)響應(yīng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

普通民眾和業(yè)主都非常關(guān)心在地震災(zāi)害下的建筑物損傷情況，尤其對(duì)于人員密集的大跨度空間結(jié)構(gòu)場(chǎng)景，一旦發(fā)生強(qiáng)震而未及時(shí)疏散人群，后果將不堪設(shè)想。這使得大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)地震預(yù)警系統(tǒng)的需求越來越強(qiáng)烈。此外，由于地震運(yùn)動(dòng)發(fā)生的隨機(jī)性和大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)的內(nèi)部構(gòu)件眾多而導(dǎo)致通信線路障礙的特點(diǎn)，這對(duì)建立一套地震識(shí)別精度高、數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定、響應(yīng)捕捉時(shí)效性好的地震預(yù)警和結(jié)構(gòu)響應(yīng)捕捉系統(tǒng)具有很大的挑戰(zhàn)。然而，隨著監(jiān)測(cè)技術(shù)的不斷發(fā)展，該系統(tǒng)的建成不僅可以保障普通民眾人身安全，即在強(qiáng)震發(fā)生前捕捉到地震消息，發(fā)布地震預(yù)警信息和提前疏散群眾，而且它也服務(wù)于建筑物本身，對(duì)記錄到的結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)與地震波輸入進(jìn)行分析，為強(qiáng)震過后的建筑物安全性和耐久性的科學(xué)評(píng)估提供重要數(shù)據(jù)支撐。因此，對(duì)大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行長期、有效的地震預(yù)警及振動(dòng)響應(yīng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是一項(xiàng)重要的、系統(tǒng)性工程。

目前建筑物地震預(yù)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要技術(shù)特征為基于綜合閾值判斷的P波拾取方法，該方法雖然技術(shù)成熟，但是該方法經(jīng)常會(huì)引起誤觸發(fā)問題。而且，傳統(tǒng)系統(tǒng)都通過在建筑物上布設(shè)有線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，這不能適用于大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用場(chǎng)景。

公開號(hào)為CN203038429U的中國專利文獻(xiàn)公開了一種高層地震監(jiān)測(cè)預(yù)警裝置，該裝置通過集成傳感記錄單元、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)和報(bào)警箱，對(duì)高層建筑地震過程中的響應(yīng)進(jìn)行分析與評(píng)估。

公開號(hào)為CN101988968A的中國專利公開了一種基于無線網(wǎng)絡(luò)的地震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及實(shí)現(xiàn)方法，該方法利用GPS進(jìn)行授時(shí)與定位各地震監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)，并將各測(cè)點(diǎn)捕捉到的地震信息通過3G無線通信網(wǎng)絡(luò)匯總至控制中心。

現(xiàn)有的建筑地震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)依賴于P波拾取精度，通常采用閾值觸發(fā)作為觸發(fā)條件，并通過線纜連接各地震監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)，進(jìn)行數(shù)據(jù)匯總，這種工作方式僅適用于布線方便的建筑物。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種基于地震預(yù)警的空間結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)捕捉監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，既能監(jiān)聽場(chǎng)地區(qū)域的地震動(dòng)信息，也能監(jiān)測(cè)上部結(jié)構(gòu)在地震持續(xù)期間的結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)，且能保障數(shù)據(jù)的時(shí)效性。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：一種基于地震預(yù)警的空間結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)捕捉監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括布置于空間鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)底部的地震預(yù)警監(jiān)測(cè)儀、拾震器、計(jì)算機(jī)工作基站以及固定鋼結(jié)構(gòu)層表面上的無線振動(dòng)加速度傳感器。所述的地震預(yù)警監(jiān)測(cè)儀通過內(nèi)部的通訊模塊與拾震器進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，控制拾震器采集振動(dòng)信息，并將監(jiān)測(cè)到的地震觸發(fā)信息通過無線通訊向計(jì)算機(jī)工作基站發(fā)送地震觸發(fā)信號(hào)；所述的計(jì)算機(jī)工作基站接收到地震觸發(fā)信號(hào)后，控制無線加速度傳感器進(jìn)行結(jié)構(gòu)振動(dòng)數(shù)據(jù)采集、記錄和回傳。

進(jìn)一步地，所述拾振器需布設(shè)在靠近建筑物基礎(chǔ)底部或基礎(chǔ)底部周邊安靜處環(huán)境的土體內(nèi)。

進(jìn)一步地，所述的拾震器包括封裝了鋁合金保護(hù)外殼的授時(shí)模塊及三通道高精度MEMS加速度計(jì)。